基于物聯網技術的智能建筑管理系統研究

摘要：隨著科技的不斷進步和社會的發展，智能建筑管理系統在現代城市建設中扮演著越來越重要的角色，同時物聯網技術的迅猛發展也為智能建筑管理系統的開發實現提供廣闊的空間。文章從物聯網技術與智能建筑管理系統簡述入手，分析了物聯網技術概述、智能建筑管理系統的定義和基本原理，進而探討了物聯網技術在智能建筑管理系統中的具體應用，并總結了其存在的問題及發展趨勢。文章旨在為互聯網及建筑領域的研究人員和實踐者提供參考和啟示，在未來的城市建設中發揮更加重要和廣泛的作用。

關鍵詞：物聯網技術；智能建筑；傳感；無線通信

中圖分類號：TP393" 文獻標志碼：A

0 引言

近年來，隨著現代化城市的快速發展，人們日益追求高質量的生產生活條件。因此，智能建筑的裝修環境和智能化水平越來越受到人們的關注。智能建筑管理系統作為一種新型管理平臺，逐漸成為互聯網及建筑領域的熱門話題。通過物聯網技術以及其他網絡技術的應用，智能建筑管理系統實現了建筑建設和管理的高智能化、高可控化和高集成化。這一應用體現了物聯網技術在智慧城市建設方面的重要性。

1 物聯網技術與智能建筑管理系統簡述

1.1 物聯網技術概述

物聯網技術是依托于電子通信技術和計算機技術所形成的產物，其核心是利用電子芯片實現物體與互聯網之間的連接，實現物體之間的聯動和信息交換［1］。

根據物聯網技術的功能和層次，人們將物聯網結構分為3層，分別是感知層、網絡層和應用層。感知層的主要功能是采集物理世界的數據，包括各種傳感器以及傳感器網關，如溫度傳感器、濕度傳感器、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）標簽與讀寫設備、攝像頭、全球定位系統（Global Positioning System，GPS）等。感知層的數據來源主要有2種：一種是通過主動采集生成信息，比如傳感器、多媒體信息采集、GPS等；另一種是接受外部指令被動保存信息，比如RFID、IC卡識別技術、條形碼、二維碼技術等。網絡層由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統和云計算平臺等組成，其主要功能是傳輸信息，負責將感知層獲得的數據安全高效地傳送至指定目的地。應用層是物聯網和用戶的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能應用。目前，綠色農業、工業監控、公共安全、城市管理、遠程醫療、智能家居、智能交通和環境監測等各個行業均有物聯網技術的深入應用。

隨著互聯網的日益普及，物聯網技術越來越受到國家的重視，成為我國新興的計算機產業。物聯網技術中的關鍵技術有傳感器、無線通信、數據處理和分析等［2］。在物聯網的三層結構中，傳感器主要進行物聯網感知層面的傳感，負責收集環境和物體的數據，并通過網絡傳輸給終端設備。物聯網技術中的無線通信技術負責進行設備之間的信息交換，完成數據的傳輸，常用的無線通信技術有Wi-Fi、藍牙、LoRa、5G等。應用層會對采集到的數據進行處理和分析，提取有價值的信息，常見的數據處理和分析技術有數據挖掘、機器學習等。

1.2 智能建筑管理系統的定義和基本功能

智能建筑管理系統（Intelligent Building Management System，IBMS）是智能建筑的核心，是建筑資產管理和能源分析的數據源，是智能建筑設計向運行和維護階段的延伸，是智慧城市的節點和分支，是建筑管理者和各種控制設備之間的通信橋梁。智能建筑管理系統包含多項子系統，如安防監測系統、智能家居系統、能效分析系統等。同時，智能建筑管理系統具有眾多內置模塊，如用戶界面模塊、設備接口模塊、日志管理模塊、數據庫模塊等。

智能建筑管理系統將各種雜亂無序的操作界面和數據接口統一起來，讓各個子系統之間彼此協調，使用戶能夠在一個平臺上對多種設備進行操作和管理，簡化操作流程。該系統提高了建筑運行效率，從而為用戶創造更大的價值。

2 物聯網技術在智能建筑管理系統中的具體應用

2.1 智能安防監測系統

在城市化快速發展的今天，建筑建設首先考慮的就是安全問題。隨著物聯網技術的發展和應用，智能安防監測系統的可靠性得到了顯著提升。

目前，智能安防監測系統主要包括監控管理、火災報警、人員出入管理等功能。系統主要采用的傳感器技術是光纖光柵傳感和無線傳感。其中。光纖光柵傳感器能夠檢測周圍環境和物體在參數和性能上的變化。因此，工程師們會在智能建筑電力系統的關鍵位置上安裝光纖光柵傳感器。該傳感器可以對電力設備進行實時監測監控，避免發生線路故障，保證建筑內部的正常供電。同時，光纖光柵傳感器可以對建筑的工程結構進行檢測，幫助工程師分析建筑質量問題及測試建筑物的安全性能。而火災報警防控主要應用的是無線傳感器，原因是無線傳感器的智能化高，需設置的節點少。因此，在災害發生時，救援人員可以使用無線傳感器較快確定受災人員位置，使救災工作有效開展，進而提高救災效率。除此之外，智能安防監測系統在人員出入管理方面也發揮著相應的作用，例如：具有人員識別、防入侵報警等功能的門禁設施，可以高效化管理建筑出入，為建筑的安防提供多重保障。通過物聯網技術構建出的智能安防監測系統可以顯著提高智能建筑區域的安全程度［3］。

2.2 智能家居系統

近年來，建筑行業正在不斷提升智能建筑的功能和質量，為人們的生活提供更好的服務。因此，與人們生活息息相關的智能家居系統應運而生。在一定層面上，物聯網中的無線通信技術是智能家居系統最重要的技術支撐之一［4］。

在系統使用過程中，智能家居系統會設置專用的網絡體系，設備可以通過通信協議實現與終端的無線通信。目前，主流的無線通信協議有Wi-Fi、BLE mesh、ZigBee等。其中，在智能家居系統中，應用最為廣泛的是ZigBee網絡技術，原因是ZigBee的網絡技術能耗小、成本低，同時能適用于智能家居設備內部的小空間環境。在這個專用網絡體系中，人們可以將智能手機作為控制臺和接入終端，對家用電器、家庭安防等設備進行管理，實現了生活的節能減排、安全防盜等功能。物聯網技術在智能家居系統中的運用，提升了人們生活的舒適度，也推動著智能家居系統向著更安全高效的方向發展。

2.3 能效分析系統

在智能建筑的發展過程中，綠色生態一直是其發展理念。能效分析系統作為智能建筑管理系統中的子系統之一，可以幫助智能建筑管理系統對建筑內的能源使用情況進行實時監控和分析處理，使建筑整體能夠充分利用自然資源，達成建筑降低能耗及節能減排的目標。

該系統在使用過程中，應用了物聯網技術中的數據采集，實現了對建筑能耗的實時監測和管理，如電力、燃氣、水等能源的使用情況。同時，系統可以對采集到的建筑能耗數據進行統計和分析，生成能效報告，幫助建筑管理者了解建筑各空間的能源消耗情況。管理者可依據系統提供的數據對建筑整體進行節能診斷和優化處理，進而提高建筑的能源利用效率。物聯網技術在智能建筑能效分析系統中發揮著重要的作用，使系統可以實現對建筑能耗實時監控、分析和管理，提高建筑的能源利用效率和管理水平，為建筑節能減排和可持續發展提供重要的技術支持。

3 智能建筑管理系統的發展與問題

3.1 發展趨勢

隨著科學技術的不斷發展，智能建筑管理系統正在向智能化管理的方向發展。人們通過人工智能、物聯網等技術手段，已經實現智能建筑的快速響應、節能環保、舒適安全等目標。目前，智能建筑管理系統正努力實現全面集成，包括建筑設備自動化、通信自動化以及辦公自動化等方面。這種集成會大大提高各種設備和系統之間的通信效率，進而提升智能建筑的效率和管理水平。隨著移動設備的普及，智能建筑管理系統在移動化方向也取得了突出進展，未來用戶可以通過手機、平板等設備更加安全流暢地訪問管理系統，實現遠程監控和控制。與此同時，智能建筑管理系統也正在向可持續性的方向發展，例如：通過優化能源管理、減少浪費等方式，來實現建筑的節能減排。

3.2 存在的問題

智能建筑管理系統發展至今，系統整體已基本完善，但仍存在以下問題。（1）系統操作存在安全隱患：智能建筑管理系統包含子系統眾多，并且涉及大量的傳感器、模塊、網絡等。任何一個子系統出現故障都會影響整個管理系統的正常運行，從而對建筑內部人員的生命安全和財產安全造成影響。而在進行管理系統更新或添加子系統模塊等操作時，存在被黑客攻擊的風險。因此，未來需要在系統內建立完善的安全管理體系，包括設置嚴格的安全訪問權限、定期進行系統安全檢查、及時更新安全補丁等。同時，對于重要的數據信息，應進行加密處理，避免數據泄露。（2）數據采集與分析能力不足：雖然智能建筑管理系統能夠遠程傳輸數據，進行工作監測，并合理分析各項數據變化，但數據采集與分析仍然存在不足。部分系統仍采用傳統的人工管理模式進行數據采集與分析，不僅效率低，而且錯誤率高，影響決策的準確性。未來可以引入先進的數據采集與分析技術，建立數據采集與分析中心，統一管理各項數據信息，加強對數據變化的分析能力，及時發現并解決問題。（3）系統集成問題：目前，智能建筑管理系統在設備和系統的集成方面仍存在不足，管理效率低下。未來，系統應著重提升各個子系統接口、協議以及應用軟件彼此間的互連性和互操作性，確保各個子系統能夠高效地集成到整個智能建筑管理系統中。

4 結語

本文主要介紹了基于物聯網技術的智能建筑管理系統的研究，通過探討物聯網技術在智能建筑系統中的具體應用，深入研究了物聯網技術如何提高建筑管理的安全性能、提升生產生活的效率、降低能源消耗和運營成本。同時，本文詳細地闡述了各個子系統的功能及實現方法：人們利用傳感器、無線通信、數據處理和分析等關鍵技術，實時采集和監測建筑整體的狀態信息，并通過無線通信技術，將信息傳輸到終端設備，進行數據計算智能分析，實現對安防監測、智能家居、能效分析及控制等智能化管理。同時，研究發現，基于物聯網技術的智能建筑管理系統仍存在部分問題，如數據安全和設備兼容性等。但隨著科學技術的不斷進步和研究深入，基于物聯網技術的智能建筑管理系統會更加完善，應用更加廣泛。未來，智能建筑將立足于以人為本的建設理念，逐步實現更高效、更安全、更舒適、更環保的發展愿景，構建更加智慧且宜居的城市未來。

參考文獻

［1］王瑞紅.淺析物聯網技術在智能建筑中的應用［J］.智能建筑與智慧城市，2022（1）：46-48.

［2］王保云.物聯網技術研究綜述［J］.電子測量與儀器學報，2009（12）：1-7.

［3］黃敬東.智能建筑中物聯網技術的應用剖析［J］.電子技術與軟件工程，2016（8）：12.

［4］呂曉梅.基于物聯網的智能家居控制系統設計與實現［J］.通信電源技術，2023（14）：43-45.

Research on intelligent building management system based on Internet of Things technology

Abstract： "With the continuous progress of science and technology and the development of society， intelligent building management system plays an increasingly important role in modern urban construction， while the rapid development of Internet of Things technology also provides a broad space for the development and realization of intelligent building management system. The article starts from a brief description of Internet of Things technology and intelligent building management system， analyzes the overview of Internet of Things technology and the definition and basic principles of intelligent building management system， then discusses the specific application of Internet of Things technology in intelligent building management system， and summarizes its problems and development trends. The article aims to provide reference and inspiration for researchers and practitioners in the field of Internet and architecture， and play a more important and extensive role in future urban construction.

Key words： Internet of Things technology; intelligent buildings; sensing; wireless communications